载波产生器的制作方法

本发明实施例涉及集成电路领域，更具体的，涉及一种载波产生器。

背景技术：

在封装式集成电路中，存在许多个别装置，例如存储器、模/数转换器、无线通信装置、应用处理器等等。所述个别装置经由总线(例如，串行外围接口(SPI)或集成电路间(I²C))通信。随着个别装置的带宽要求增加，总线限制了装置之间的数据传输的量。已实施射频互连件(RFI)，其链接所述装置以执行装置之间的通信。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种载波产生器包括：相位累加器、加法器、环路滤波器以及多个调谐布置。相位累加器经配置以接收频率命令字FCW信号；加法器连接到相位累加器；环路滤波器经配置以接收加法器的输出；多个调谐布置中的每一调谐布置接收环路滤波器的输出，且多个调谐布置中的每一调谐布置包括：电子振荡器、压控延迟线VCDL、相位检测器以及计数器。电子振荡器接收环路滤波器的输出；压控延迟线VCDL接收电子振荡器的输出并提供调谐布置输出；相位检测器接收对应经恢复时钟信号及来自对应调谐布置输出的反馈；计数器接收相位检测器的输出并将输出提供到VCDL。

附图说明

依据结合附图阅读的以下详细说明，会最佳地理解本发明实施例的各方面。应注意，根据业内标准惯例，各种特征并非是按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意地增加或减小各种特征的尺寸。

图1是根据一些实施例的连接各装置的射频互连件(RFI)的框图。

图2A是根据一些实施例的用于RFI的载波同步信道的框图。

图2B是展示根据一些实施例由载波产生器产生的时钟恢复信号的时序图。

图3是根据一些实施例用于在RFI中产生输出载波信号的载波产生器的框图。

图4是根据一些实施例在RFI中使发射器与接收器同步以发射数据的方法的流程图。

具体实施方式

以下揭示内容提供不同的实施例或实例，以用于实施所提供标的物的特征。下文描述组件及布置的特定实例以简化本揭示。当然，这些仅为实例且并非是限制性。举例来说，在以下说明中在第二特征上方或上形成第一特征可包含其中第一特征与第二特征是直接接触地形成的实施例，且也可包含其中可在第一特征与第二特征之间形成额外特征使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭示可在各种实例中重复参考编号及/或字母。此重复是用于简化及清晰目的，且本身并不决定所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。

本文中所论述的射频互连件(RFI)经由差分传输线来连接各装置。在一些实施例中，个别组件位于单个半导体衬底上。在一些实施例中，个别组件位于单独半导体衬底上。在一些实施例中，个别装置包含以下各者中的至少一者：存储器装置；无线通信装置，例如，模块、模块、IEEE 802.11无线联网模块或另一适合无线通信装置；模/数转换器、数/模转换器、传感器模块、用于以低功率状态执行操作的离散应用处理器、硬件处理器、存储器控制器或另一适合装置。

在一些实施例中，使用大带宽的单个装置(例如，存储器)经由差分传输线耦合到处理器。在一些实施例中，两个装置或更多个装置经由单个差分传输线耦合到处理器。在一些实施例中，差分传输线是共面波导。

RFI包含经配置以经由传输线链接两个或两个以上装置来执行通信的发射器及接收器。RFI还包含载波同步区段，所述载波同步区段包含经配置以产生载波信号并根据载波信号而产生时钟恢复信号的载波产生器。载波信号用来调制经由差分传输线发射到至少一个接收装置的数据。接收装置使用时钟恢复信号来再产生载波信号并经由所再产生的载波信号来调制所接收数据。接收器使用锁相环路(PLL)来产生时钟恢复信号。在一些实施例中，接收器使用单个PLL来产生时钟恢复信号。RFI可在经由2D、2.5D及3D封装技术封装的不同集成电路中使用，由此通过减少电互连件的数目而节省空间。由于RFI取代了具有大量个别线的总线，因此节约了电力并减少了集成电路上所占用的面积。

图1是根据一些实施例的连接各装置的射频互连件(RFI)100的框图。RFI 100包含经由传输线106耦合到接收器104的发射器102。RFI 100还包含将发射器102连接到接收器104的载波同步区段105。发射器102包含数据输入端子，所述数据输入端子耦合到输入数据线IN[1]到IN[N](统称为“输入数据线IN”，N是等于或大于2的正整数)。接收器104包含输出端子，所述输出端子耦合到输出数据线OUT[1]到OUT[N](统称为“输出数据线OUT”)。

发射器102包含载波产生器108，载波产生器108具有：第一输入，其经配置以接收频率命令字(FCW)信号；及第二输入，其经配置以接收选择器(SEL)信号。载波产生器108包含时钟输出端子，所述时钟输出端子经由载波线TXC[1]到TXC[N](统称为“载波线TXC”)耦合到调制器M[1]到M[N](统称为“调制器M”)的时钟输入端子，其中M是正整数。在一些实施例中，载波产生器108包含多个副载波产生器，其中每一副载波产生器连接到调制器M中的对应调制器。在一些实施例中，载波产生器108包含连接到调制器M中的每一者的多载波产生器。

调制器M包含数据输入端子，所述数据输入端子耦合到发射器102的数据输入端子。调制器M的非反相输出端子耦合到总线110。调制器M的反相输出端子耦合到总线112。总线110具有P个位且耦合到多路复用器114的第一组输入端子，其中P是正整数。总线112还具有P个位且耦合到多路复用器114的第二组输入端子。

多路复用器114包含耦合到外部选择源(未展示)的选择输入端子及耦合到差分放大器116的差分输入端子的差分输出端子。所述选择输入端子经配置以接收SEL信号。差分放大器116的差分输出端子耦合到发射器102的差分输出端子，发射器102的差分输出端子耦合到传输线106的输入端口。在一些实施例中，差分放大器116是低噪声放大器。

传输线106的输出端口耦合到接收器104的差分输入端子，接收器104的差分输入端子耦合到差分放大器118的差分输入端子。在一些实施例中，差分放大器118是低噪声放大器。差分放大器118的输出端子耦合到多路分用器120的输入端子。多路分用器120的第一组输出端子耦合到具有P个位的总线122，且多路分用器120的第二组输出端子耦合到具有P个位的总线124。

接收器104包含具有时钟输出端子的载波产生器126，所述时钟输出端子经由载波线RXC[1]到RXC[N](统称为“载波线RXC”)耦合到解调器DM[1]到DM[N](统称为“解调器DM”)的时钟输入。解调器DM的非反相输入端子也耦合到总线122，且解调器DM[N]的反相输入端子耦合到总线124。解调器DM的输出端子耦合到接收器104的输出端子，接收器104的输出端子耦合到数据输出线OUT。载波产生器126经配置以接收SEL信号。在一些实施例中，载波产生器126包含多个副载波产生器，其中每一副载波产生器连接到解调器DM中的对应解调器。在一些实施例中，载波产生器126包含连接到解调器DM中的每一者的多载波产生器。

载波产生器108的时钟输出端子还经由线128耦合到载波产生器126的时钟输入端子。特定来说，线128是用于将时钟恢复信号发射到接收器104以再产生载波信号S的单端线。在一些实施例中，载波产生器108包含连接到线128的多路复用器。在一些实施例中，载波产生器126包含连接到线128的多路分用器。

发射器102经配置以经由输入数据线IN接收输入数据，基于输入数据线IN中的每一者的不同载波信号而调制输入数据及将经调制数据发射到接收器104。具体来说，载波产生器108在第一输入端子上接收FCW信号并在第二输入端子上接收SEL信号。SEL信号经配置以将时间周期T_PERIOD划分成时隙T[1]到T[N](统称为“时隙T”)。响应于FCW信号，载波产生器108经配置以产生载波频率S[1]到S[N](统称为“载波信号S”)，并将载波频率S输出到调制器M的时钟输入端子。举例来说，基于FCW信号及调制器M[n]，n是介于从1到N范围内的索引，载波产生器108产生载波信号S[n]并经由载波线TXC[n]将载波信号S[n]发射到调制器M[n]。在一些实施例中，FCW信号是所要频率除以参考频率所得的比率。载波线TXC上的载波信号S中的每一者是具有不同基本频率的连续波信号。

载波产生器108还经配置以通过在时间周期T_PERIOD中的预定间隔(即，时隙)内对载波信号S中的每一者进行时间多路复用而产生时钟恢复信号S_REF，其中时间周期T_PERIOD被划分成若干时隙T。具体来说，基于SEL信号，载波产生器108在时隙T[n]中依序输出载波信号S[n]，由此致使载波产生器108将载波信号S时间多路复用成时钟恢复信号S_REF，其中n是正整数。时钟恢复信号S_REF是在线128上从载波产生器108输出到载波产生器126。

调制器M[n]经由输入线IN[n]接收用于发射的数据以发射到接收器104。响应于在时钟输入端子上接收到载波信号S[n]，调制器M[n]基于载波线TXC[n]上的载波信号而调制输入数据，且在总线110及总线112上输出经调制数据作为差分信号。调制器[n]经配置以基于具有256个符号的正交振幅调制(QAM)方案(即，256-QAM)来调制输入数据。在一些实施例中，使用另一调制方案或实施不同数目的符号，例如，64-QAM、1024-QAM。在一些实施例中，实施相移键控方案以改善噪声性能。

多路复用器114经由总线110及112从调制器M接收经调制数据，且经由选择输入端子接收选择信号SEL。响应于选择信号SEL，多路复用器114针对时隙T[n]选择调制器M[n]，并在时隙T[n]期间从选定调制器M[n]输出经调制数据。因此，多路复用器114从每一调制器M接收经调制数据、在时间周期T_PERIOD期间对每一调制器M的经调制数据进行时间多路复用及输出经多路复用数据。差分放大器116接收经多路复用数据、放大用于发射的经时间多路复用数据及经由传输线106将经放大数据发射到接收器104。

接收器104经配置以通过再产生载波信号S而解调来自发射器102的所接收数据。具体来说，载波产生器126经由第一输入端子在线128上接收时钟恢复信号S_REF，并经由第二输入端子接收SEL信号。响应于时钟恢复信号S_REF及SEL信号，载波产生器126再产生载波信号S并在载波线RXC上输出载波信号S。

差分放大器118的差分输入端子经由传输线106的输出端口从发射器102接收所发射数据。响应于接收到所述数据，差分放大器118放大所接收数据并输出经放大数据。多路分用器经由差分输入端子接收经放大数据且经由选择输入端子接收SEL信号。

响应于每一时间周期T_PERIOD期间的SEL信号，多路分用器120依序选择经放大信号并经由总线122及总线124将经放大信号输出到解调器DM。举例来说，在时隙T[n]期间，多路分用器120选择耦合到总线122(其耦合到解调器DM[n]的非反相输入)的输出端子及耦合到总线124(其耦合到解调器DM[n]的反相输入端子)的输出端子。响应于选择所述输出端子，多路分用器120在对应时隙T[n]期间将经放大信号输出到选定解调器DM[n]。解调器DM在时隙T中的单个时隙内接收经放大信号并在载波线RXC上接收载波信号S。响应于接收到经放大信号，解调器DM基于载波信号S解调经放大信号并在数据输出线OUT上输出所发射数据。

图2A是根据一些实施例的RFI的载波同步区段200的框图。在一些实施例中，载波同步区段200可用作RFI 100(图1)中的载波同步区段105。载波同步区段200包含多个载波产生器210[1]到210[n](统称为载波产生器210)。每一载波产生器210[1]到210[n]经配置以产生参考载波信号。每一载波产生器210[1]到210[n]通过对应线220[1]到220[n](统称为线220)连接到多路复用器230。载波产生器210还经配置以为RFI中的调制器(例如，RFI 100中的调制器M)产生载波信号。多路复用器230的选择器输入经配置以接收经划分参考时钟信号REF_CLK/N。多路复用器230经配置而以时分多路复用方案沿着线240从对应载波产生器210发射参考载波信号。在一些实施例中，载波产生器210组合成单个多载波产生器。在一些实施例中，载波产生器210、线220及多路复用器230组合成单个载波产生器布置，例如，载波产生器108(图1)。

线240连接多路复用器230与多路分用器240。多路分用器240经配置以在选择器输入处接收经划分参考时钟信号REF_CLK/N。多路分用器240经配置以沿着线260[1]到260[n](统称为线260)将单独的参考载波信号输出到对应载波产生器270[1]到270[n](统称为载波产生器270)。载波产生器270经配置以将载波信号输出到RFI的解调器，例如，RFI 100(图1)的解调器DM。在一些实施例中，载波产生器270组合成单个多载波产生器。在一些实施例中，载波产生器270、线260及多路分用器250组合成单个载波产生器布置，例如，载波产生器126(图1)。

图2B是展示根据一些实施例由RFI的载波产生器产生的时钟恢复信号S_REF的时序图200’。在一些实施例中，时钟恢复信号S_REF由载波产生器210、线220及多路复用器230(图2A)产生。在一些实施例中，时钟恢复信号S_REF由载波产生器108(图1)产生。

时钟恢复信号S_REF包含参考载波信号S，所述参考载波信号S在被划分成时隙T的每一时间周期T_PERIOD期间被时间多路复用并发射。时隙T中的每一时隙T[n]具有基本上相等的持续时间并携载载波信号S中的单个参考载波信号S[n]，且参考载波信号S中的每一者具有不同频率。在一些实施例中，参考载波信号S中的任一者是另一连续波信号，例如，正弦波形、三角波形或另一适合波形。在时间周期T_PERIOD(即，时间周期T[N+1])之后，时钟恢复信号S_REF是在时间周期T[N+1]以载波信号S[1]开始连续地产生并发射。在一些实施例中，至少一个时隙T[n]具有不同的持续时间。

图3是根据一些实施例用于在RFI中产生输出载波信号S的载波产生器300的框图。在一些实施例中，所述RFI是RFI 100(图1)。在一些实施例中，所述RFI包含载波同步区段200(图2A)。载波产生器300对于每一所接收时钟信号包含一PLL。所述PLL有助于增加所接收时钟信号的振幅以考虑到在沿着RFI的线(例如，线128)发射期间的信号损耗。所述PLL还有助于考虑到所接收时钟信号中因通过RFI的线进行发射而产生的任何相移。

载波产生器300包含耦合到相位累加器302的输入端子的第一输入端子。相位累加器302的输出端子耦合到加法器304的输入端子。加法器304的输出端子耦合到加法器306的第一输入。加法器306的输出端子耦合到环路滤波器308的输入端子。环路滤波器308的输出端子耦合到调谐布置310[1]到310[n](统称为调谐布置310)的输入端子。调谐布置310[1]的输出端子连接到除法器314的输入。除法器314的输出端子连接到时/数转换器(TDC)316的输入端子。每一调谐布置310[1]到310[n]的输出被提供到RFI的对应解调器，例如，RFI 100(图1)的解调器DM。

每一调谐布置310[1]到310[n]包含数字控制振荡器(DCO)，所述数字控制振荡器(DCO)具有用于接收环路滤波器308的输出的输入端子。在一些实施例中，对于模拟电路布置，所述DCO由压控振荡器(VCO)取代。所述DCO用以对由调谐布置310输出的载波信号提供粗略调整。压控延迟线(VCDL)具有用于接收DCO的输出的输入端子。所述VCDL还经配置以从计数器接收输出。所述VCDL经配置以对由调谐布置310输出的载波信号提供精细调整。计数器具有经配置以从相位检测器(PD)接收输出的输入端子。所述PD包含用于接收对应调谐布置310[1]到310[n]的输出的第一输入端子。所述PD包含用于从多路分用器(例如，多路分用器250(图2A))接收所接收时钟信号的第二输入端子。每一调谐布置310[1]到310[n]的所接收时钟信号对应于由RFI的接收器接收的参考载波信号的特定时间周期(例如，T1-T8(图2B))内的时钟。

包含多个调谐布置310[1]到310[n]使得载波产生器300能够接收多个所接收时钟信号并将载波信号提供到多个解调器，从而使得与其它方法相比电路大小被减小。在一些实施例中，每一载波产生器包含单个调谐布置310[1]到310[n]。然而，通过跨越多个调谐布置310共享相位累加器302、加法器304、加法器306、环路滤波器308、除法器314及TDC 316，载波产生器300与其它方法相比具有减小的大小。举例来说，对于包含多个载波产生器(例如，载波产生器270(图2A))，且每一载波产生器具有单独的PLL的RFI，所述载波产生器的总大小大于载波产生器300。

当相位累加器302经由第一输入端子接收到FCW信号时，载波产生器300的操作开始。响应于FCW信号，相位累加器302基于FCW而产生相位参考信号并输出所述相位参考信号。加法器304接收所述相位参考信号、加上预定校正值并输出经校正信号。所述预定校正值是用以校正将会影响载波信号S中的每一者的错误的校正信号。在一些实施例中，加法器304被省略。加法器306经由第一输入端子接收经校正信号并经由第二输入端子接收由TDC 316产生的反馈信号。响应于经校正信号及反馈信号，加法器306将经校正信号加到反馈信号以产生频率命令信号并输出所述频率命令信号。环路滤波器308接收所述频率命令信号、对所述频率命令信号进行滤波并输出经滤波命令信号。在一些实施例中，环路滤波器308是经配置以使低于阈值截止频率的频率通过的低通滤波器。

经滤波命令信号被提供到每一调谐布置310[1]到310[n]。每一调谐布置310[1]到310[n]中的相应DCO输出粗略调整信号。所述粗略调整信号由相应VCDL接收；且所述VCDL基于来自相应计数器的所接收输入及所述粗略调整信号而输出载波信号。所述载波信号被反馈到相应PD以用于与RFI的对应所接收时钟信号进行比较。PD中的比较结果被供应到相应计数器。在载波产生器300操作时，每一调谐布置310[1]到310[n]经配置以连续地输出相应载波信号。

除法器314还接收时钟恢复信号S_REF、将时钟恢复信号S_REF除以整除数并输出经划分信号。在一些实施例中，所述整除数是固定整数。在一些实施例中，所述整除数是可编程整数且是根据输入控制信号(例如SEL信号)而确定。

TDC 216接收经划分信号且还经由第二输入端子接收频率参考(FREF)信号。响应于频率参考FREF及经划分信号，TDC 216产生反馈信号以校正调谐布置310内的DCO的相位。TDC 216将反馈信号输出到加法器306，加法器306接收所述反馈信号以校正载波信号TXC。

图4是根据一些实施例在RFI中使发射器与接收器同步以发射数据的方法的流程图。在一些实施例中，方法400适用于结合RFI 100(图1)、载波同步区段200(图2A)或载波产生器300(图3)所图解说明的电路及信号。

方法400以操作405开始，在操作405中，激活RFI。在激活RFI之后的时间周期内，发射器(例如，发射器102(图1))与接收器(例如，接收器104)将不同步。在此启动周期期间，载波产生器(例如，载波产生器126、载波产生器270(图2A)或载波产生器300(图3))的PLL将尝试基于参考载波信号而将输出到RFI的解调器的载波信号与所接收时钟信号锁定在一起。

方法400以操作410继续，在操作410中，频率源(例如载波产生器)接收FCW并基于所述FCW而产生载波信号。所述FCW是输入频率的估计值。载波产生器(例如，载波产生器126(图1)、载波产生器270(图2A)或载波产生器300(图3))将尝试将输出到RFI的解调器的载波信号锁定到FCW。

在比较415中，将输出到解调器的载波信号与FCW进行比较以确定载波产生器的PLL是否已成功地将载波信号锁定到FCW。如果比较415确定PLL尚未成功地将载波信号锁定到FCW，那么方法400返回到操作410。如果比较415确定PLL已成功地将载波信号锁定到FCW，那么方法400以操作420继续。在一些实施例中，如果载波信号的频率及相位与FCW的频率及相位之间的误差处于预定范围内，那么比较415确定载波信号被锁定到FCW。在一些实施例中，所述预定范围是由用户选择。在一些实施例中，所述预定范围基于FCW的频率。在一些实施例中，使用计数器来确定方法400中比较415的反复数目。如果比较数目超过阈值，从而指示PLL失控且不可能将载波信号锁定到FCW，那么重新启动RFI并将计数器复位到零。在一些情况中，当PLL的输出的频率是如此高以致PLL中的除法器不能准确地对输出频率做出响应(即，过高的输出频率致使PLL偏离FCW而非收敛到FCW)时，会发生失控。

在操作420中，产生并发射时钟恢复信号。在时分多路复用方案中，时钟恢复信号是在RFI内发射。时钟恢复信号包含多个时钟信号，例如，CLK1、CLK2、CLK3、…CLKn。每一时钟信号是在对应时隙(例如，时隙T1-T8(图2B))内从RFI的发射器被发射到接收器。

方法400继续进行到操作425，在操作425中，接收器的载波产生器基于所接收时钟恢复信号而调整载波信号。在调整载波信号之后，操作425确定载波信号的频率及相位是否稳定于所接收时钟恢复信号的预定范围内。如果载波信号的频率及相位未稳定于所接收时钟恢复信号的预定范围内，那么方法返回到操作420以继续发射及接收时钟恢复信号。如果所再产生的载波信号的频率及相位未稳定于所接收时钟恢复信号的预定范围内，那么方法继续进行到操作430。

在操作430中，方法确定接收器的载波信号与发射器的载波信号同步，且因此，数据发射可开始，因为接收器能够使用接收器的载波信号来精确地解调所发射数据。

本说明的一个方面涉及一种载波产生器。所述载波产生器包含经配置以接收频率命令字(FCW)信号的相位累加器。所述载波产生器进一步包含：加法器，其连接到所述相位累加器；及环路滤波器，其经配置以接收所述加法器的输出。所述载波产生器进一步包含多个调谐布置，其中所述多个调谐布置中的每一调谐布置经配置以接收所述环路滤波器的输出。所述多个调谐布置中的每一调谐布置包含经配置以接收所述环路滤波器的输出的电子振荡器。每一调谐布置进一步包含压控延迟线(VCDL)，所述压控延迟线(VCDL)经配置以接收所述电子振荡器的输出并提供调谐布置输出。每一调谐布置进一步包含相位检测器，所述相位检测器经配置以接收对应经恢复时钟信号及来自对应调谐布置输出的反馈。每一调谐布置进一步包含计数器，所述计数器经配置以接收所述相位检测器的输出并将输出提供到所述VCDL。

本说明的另一方面涉及一种射频互连件(RFI)。所述RFI包含经配置以发射数据的发射器及经配置以接收所述数据的接收器。所述接收器包含载波产生器。所述载波产生器包含经配置以接收频率命令字(FCW)信号的相位累加器。所述载波产生器进一步包含：加法器，其连接到所述相位累加器；及环路滤波器，其经配置以接收所述加法器的输出。所述载波产生器进一步包含多个调谐布置，其中所述多个调谐布置中的每一调谐布置经配置以接收所述环路滤波器的输出。所述多个调谐布置中的每一调谐布置包含经配置以接收所述环路滤波器的输出的电子振荡器。每一调谐布置进一步包含压控延迟线(VCDL)，所述压控延迟线(VCDL)经配置以接收所述电子振荡器的输出并提供调谐布置输出。每一调谐布置进一步包含相位检测器，所述相位检测器经配置以接收对应经恢复时钟信号及来自对应调谐布置输出的反馈。每一调谐布置进一步包含计数器，所述计数器经配置以接收所述相位检测器的输出并将输出提供到所述VCDL。

本说明的又一方面涉及一种在射频互连件(RFI)中使载波信号同步的方法。所述方法包含：激活所述RFI；及确定由载波产生器产生的载波信号是否与频率命令字(FCW)信号锁定在一起。所述方法进一步包含在载波信号与所述FCW信号锁定在一起时接收时钟恢复信号。所述方法进一步包含：基于所述时钟恢复信号而调整所述载波信号；及从发射器接收数据。

上文概述了数个实施例的特征，使得所属领域的技术人员可较佳地理解本揭示的方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本揭示作为设计或修改用于实施相同目的的其它过程及结构及/或实现本文所介绍实施例的相同优点的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此类等效构造并不背离本揭示的精神及范围，且其可对本文作出各种改变、替代及更改，此并不背离本揭示的精神及范围。